[發明專利]無軸承同步磁阻電機解耦控制系統及其構造方法

有效

• 申請號: 201210013000.6
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102545767A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張漢年;張磊;孫剛;鮑安平;張照鋒
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P27/06
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 王玉梅

技術領域

本發明涉及無軸承同步磁阻電機無耦合懸浮運行控制技術，屬于電力傳動設備技術領域，特別是一種無軸承同步磁阻電機解耦控制系統及其構造方法。?

背景技術

無軸承同步磁阻電機是利用電力電子技術和微處理器控制技術實現的同時具有懸浮和旋轉功能的新型交流電機，其結構的特殊性在于電機定子槽中有兩套繞組：用以產生支承轉子懸浮的懸浮繞組和用以產生電磁轉矩的轉矩繞組。該新型電機具有突出的性能：超高速、無磨損、免潤滑等，相比其他類型的無軸承電機(主要有感應型、永磁型和開關磁阻型)，無軸承同步磁阻電機具有控制簡單、轉子堅固可靠、適用于環境惡劣場所等諸多優點。?

無軸承同步磁阻電機是一個復雜的強耦合非線性系統，為實現電機的穩定懸浮運行，必須解除徑向懸浮力和電磁轉矩之間、以及徑向懸浮力垂直分量和水平分量之間的耦合關系，因此無軸承同步磁阻電機的解耦控制是實現其懸浮和調速同步運行的關鍵環節。?

經對現有文獻和專利的檢索發現，Michioka?C等人提出了“A?Decoupling?control?method?of?reluctance-type?bearingless?motors?considersing?magnetic?saturation”(IEEE?Trans.on?Industry?Applications，1996，32(5)：1204-1210)、張漢年等人提出了“基于前饋補償器的無軸承同步磁阻電機解耦控制”(東南大學學報自然科學版，2005，Vol.35?Sup(II)：193-197)和“無軸承同步磁阻電機解耦集成控制策略”(電氣傳動，2009，Vol.39(9)：56-59)，上述解耦策略分別采用前饋補償和反饋解耦方法，但沒有對電機的磁鏈進行定向，動態性能較差；此外，張漢年等人申請了“無軸承同步磁阻電機徑向位置模糊補償逆控制方法”的國家發明專利(申請號：200910312549.3)、朱烷秋等人申請了“無軸承同步磁阻電機基于支持向量機逆系統復合控制器”的國家發明專利(申請號：201010117622.4)、張婷婷等人申請了“無軸承同步磁阻電機神經網絡廣義逆解耦控制器構造方法”的國家發明專利(申請號：201110021862.9)，上述解耦方法是在逆系統解耦基礎上分別附加了模糊算法、支持向量機算法和神經網絡算法，但實現難度加大，且未對電機磁鏈進行定向，電機的瞬態響應不佳。?

為了從本質上提高無軸承同步磁阻電機的瞬態解耦性能，增強系統對負載擾動的適應性，實現復雜工況下的高性能動態解耦控制，必需采用一些新的控制方法。?

發明內容

本發明的目的是提供一種無軸承同步磁阻電機解耦控制系統及其構造方法，以實現無軸承同步磁阻電機多變量之間的完全動態解耦，并具有優越的瞬態和靜態調節性能。?

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種無軸承同步磁阻電機解耦控制系統，包括擴展的閉環調節器、磁場定向解耦模型和兩個擴展的SVPWM逆變器，其中：?

擴展的閉環調節器由閉環調節器和一個單邊磁拉力補償模型組成；閉環調節器以轉子兩軸方向上的給定位移、檢測位移、給定轉速和檢測轉速為輸入信號，輸出轉矩給定值和兩個混合懸浮力分量；單邊磁拉力補償模型以轉子兩軸方向上的檢測位移為輸入信號，輸出兩個磁拉力補償量；兩個混合懸浮力分量與兩個磁拉力補償量相加求和，之后輸出兩個懸浮力分量的給定值，作為磁場定向解耦模型的輸入信號；?

磁場定向解耦模型由一個轉矩控制模型和一個懸浮力/電流調制器組成；其中轉矩控制模型以電磁轉矩給定值、氣隙磁鏈給定值和電機轉矩繞繞組的三相檢測電流值為輸入信號，輸出轉矩繞組的兩相定子電流參考值到其中一個擴展的SVPWM逆變器中；懸浮力/電流調制器以電磁轉矩給定值和擴展的閉環調節器輸出的兩個懸浮力分量為輸入信號，輸出懸浮繞組的兩相定子電流參考值到另一個SVPWM逆變器中；?